Fração molar

A fração molar é uma modalidade de concentração de soluções em que o número de mol (n_a) de um componente específico (soluto ou solvente) é dividido pelo número de mol (n) de toda a solução.

O número de mol da solução (n) é determinado pela soma do número de mol do soluto (n₁) com o número de mol do solvente (n₂).

Veja também: Mol

Fração molar do soluto e do solvente

A fração molar é sempre calculada de forma individual para o soluto e para o solvente, ou seja, não se trabalha a fração molar da solução, e sim a fração molar dos componentes dessa solução. Assim, quando o exercício fornecer o número de mol do soluto (n₁), basta dividi-lo pelo número de mol da solução (n) para determinar a fração molar do soluto (X₁):

Quando o exercício fornecer o número de mol do solvente (n₂), basta dividi-lo pelo número de mol da solução (n) para determinar a fração molar do solvente (X₂):

Quando o exercício não fornecer o número de mol do soluto e o número de mol do solvente, devemos calculá-los por meio das massas de cada um e suas massas molares.

m₁: massa do soluto presente na solução;
M₁: massa molar.

m₂: massa do solvente presente na solução;
M₂: massa molar.

Intervalo de variação da fração molar

Como o número de mol da solução é a soma entre o número de mol do soluto e o número de mol do solvente, o denominador da fração molar do soluto e do solvente sempre será maior que o numerador.

Fórmula e relações de grandeza na fração molar.

Sempre que o denominador de uma divisão é maior que o numerador, o resultado final fica entre 0 e 1. Assim, quando realizado o cálculo da fração molar, o resultado deve estar entre zero e um.

A solução é a resultante da soma entre o soluto e o solvente. A somatória entre os valores das frações molares do soluto e do solvente resultar é igual a 1.

'Fração molar e porcentagem

Como os resultados das frações molares do soluto e do solvente estão sempre entre 0 e 1, podemos transformá-los em porcentagem. Para isso, bastar multiplicar o resultado por 100.

A somatória das porcentagens resulta sempre em 100%.

Fração molar e molalidade

Molalidade (W) é uma modalidade de concentração de soluções que pode ser calculada pela relação entre o número de mol do soluto (n₁) e a massa do solvente (m₂) ou pela relação entre a massa do soluto (m₁) e o produto entre a massa molar do soluto (M₁) e a massa do solvente.

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Fração molar e pressão parcial

A relação matemática entre a pressão parcial de um gás (P_a) e a pressão total do sistema (P_T) é sempre igual à fração molar do gás (X_a).

Conhecendo a fração molar de um gás qualquer e a pressão total do sistema, podemos determinar a pressão parcial do gás. Isso também se aplica à pressão total do sistema.

Relação entre a fração molar e o título em massa da solução

Quando o exercício envolver fração molar e título (T), devemos conhecer a expressão matemática utilizada para calcular o título.

Vale destacar que a massa da solução (m) é a soma entre a massa do soluto (m₁) e a massa do solvente (m₂).

Exercícios resolvidos sobre fração molar

Exercício 1 - Uma solução preparada tomando-se 1 mol de glicose e 99 mol de água apresenta frações molares de soluto e solvente, respectivamente, iguais a:

a) 0,18 e 0,82.

b) 0,82 e 0,18.

c) 0,90 e 0,10.

d) 0,10 e 0,90.

e) 0,01 e 0,99.

Resolução: letra e.

Dados

Número de mol do soluto (n₁) = 1 mol
Número de mol do solvente (n₂) = 99 mol
Número de mol da solução (n) = 100 mol (após somar os valores do soluto e do solvente)
Cálculo da fração molar do soluto:

Cálculo da fração molar do solvente:

Exercício 2: A fração molar da glicose (C₆H₁₂O₆) em uma solução aquosa é 0,01. Podemos afirmar que o título em massa da solução vale, aproximadamente:

Dados: massa molar da glicose: 180g/mol; massa molar da água: 18 g/mol.

a) 0,01%

b) 0,83%

c) 1,00%

d) 9,17%

e) 90,9%

Resolução: letra d.

O único dado que o exercício forneceu foi a fração molar do soluto (X₁): 0,01 (ou seja, 1 centésimo). Como ela envolve a divisão entre o número de mol do soluto e o número de mol da solução, podemos fazer a seguinte relação matemática:

A partir dessa relação matemática, temos que o número de mol do soluto (n₁) é igual a 1 mol, e o número de mol da solução (n) é igual a 100 mol. Como a solução é igual à soma entre soluto e solvente, o número de mol do solvente é 99 mol.

Para calcular o título, é necessário transformar o número de mol do soluto e o número de mol do solvente em massa.